Xác định sức căng bề mặt dầu máy biến áp
I. Tổng quan
Dầu máy biến áp là dầu cách điện khoáng được tinh chế sâu từ các phân đoạn dầu mỏ. Đây là môi trường cách điện lỏng cốt lõi trong ngành điện, được sử dụng rộng rãi trong máy biến áp lực, máy điện kháng, máy biến áp đo lường, thiết bị đóng cắt cao áp và các thiết bị điện khác, đảm nhận các chức năng quan trọng như cách điện, làm mát và tản nhiệt, dập hồ quang, và giám sát tình trạng thiết bị. Chất lượng dầu máy biến áp trực tiếp quyết định sự an toàn vận hành và tuổi thọ của thiết bị điện cao áp, và sức căng bề mặt dầu-nước là chỉ số kiểm soát chất lượng cốt lõi để đánh giá độ tinh khiết, mức độ lão hóa oxy hóa và tình trạng nhiễm bẩn của dầu máy biến áp.
II. Mục đích thí nghiệm
Trong quá trình vận hành lâu dài, dầu máy biến áp sẽ bị lão hóa oxy hóa dưới tác động của nhiệt độ cao, điện trường và oxy, tạo ra các tạp chất phân cực như axit hữu cơ và các chất keo, làm giảm đáng kể sức căng bề mặt dầu-nước. Do đó, sự thay đổi sức căng bề mặt là tín hiệu cảnh báo sớm về sự suy giảm chất lượng dầu máy biến áp, có thể hướng dẫn hiệu quả việc bảo trì thiết bị và thay dầu.
Thí nghiệm này được thực hiện nghiêm ngặt theo GB 6541-86 *Phương pháp thử tiêu chuẩn xác định sức căng bề mặt dầu với nước bằng phương pháp vòng đối với sản phẩm dầu mỏ*, và toàn bộ quá trình phát hiện được hoàn thành bởi Máy đo sức căng bề mặt tự động SH107 do Công ty TNHH Thiết bị Thượng Hải Shengtai phát triển. Thiết bị hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của phương pháp tiêu chuẩn, và có thể hoàn thành việc xác định sức căng bề mặt lỏng-lỏng và sức căng bề mặt lỏng-khí của các loại chất lỏng một cách chính xác và hiệu quả.
III. Mẫu thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ
1. Mẫu thí nghiệm: Dầu cách điện khoáng số 25 (1 nhóm mẫu dầu mới và 1 nhóm mẫu dầu đang sử dụng từ vận hành thực tế)
2. Thiết bị cốt lõi: Máy đo sức căng bề mặt tự động SH107 (kèm theo vòng bạch kim chuyên dụng, cốc thử mẫu, quả cân hiệu chuẩn tiêu chuẩn 1g)
3. Dụng cụ và hóa chất phụ trợ: nước cất hai lần, petroleum ether, axeton, dung dịch tẩy rửa axit cromic, etanol khan, đèn cồn, giấy lau kính không bụi
IV. Quy trình vận hành thí nghiệm
1. Vệ sinh và tiền xử lý dụng cụ
Tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu của GB 6541, các dụng cụ thử nghiệm được làm sạch kỹ lưỡng: đầu tiên, tráng cốc mẫu và vòng bạch kim bằng petroleum ether để loại bỏ cặn dầu; sau đó tráng lặp đi lặp lại bằng axeton và nước cất hai lần lần lượt; vòng bạch kim phải được đốt nóng hoàn toàn trong ngọn lửa ngoài của đèn cồn cho đến khi đỏ rực để loại bỏ hoàn toàn chất hữu cơ trên bề mặt; sau khi ngâm và rửa bằng dung dịch tẩy rửa axit cromic nóng để loại bỏ dầu, cốc mẫu phải được tráng bằng nước cất hai lần cho đến khi trung tính, và được bảo quản úp ngược trong môi trường không bụi để sử dụng sau này nhằm tránh nhiễm bẩn thứ cấp.
2. Lắp đặt và gỡ lỗi thiết bị
Đặt thiết bị trên một mặt phẳng ổn định, không có gió, rung động mạnh và nhiễu luồng không khí mạnh, lắp vòng bạch kim và giá đỡ, điều chỉnh ba chân ở đáy thiết bị để bọt cân bằng trên đĩa mẫu ở vị trí trung tâm, và đảm bảo thiết bị ở trạng thái nằm ngang. Kết nối nguồn điện AC220V, bật nguồn và làm nóng trước trong 15 phút để ổn định hệ thống thiết bị.
3. Hiệu chuẩn thiết bị
Truy cập giao diện vận hành màn hình cảm ứng màu, và hoàn thành hiệu chuẩn trọng lượng trước: treo quả cân tiêu chuẩn 1g đã khớp vào vòng bạch kim, xác nhận sai số chỉ thị trọng lượng của thiết bị nằm trong khoảng ±0.010g, và hiệu chuẩn lại thông qua chức năng hiệu chuẩn của giao diện nếu độ lệch vượt quá giới hạn.
Sau đó tiến hành hiệu chuẩn nước tinh khiết: đổ nước cất hai lần vào cốc mẫu sạch đến vạch chia quy định, đặt cốc mẫu vào giữa đĩa mẫu, và thiết bị sẽ tự động hoàn thành quy trình thử nghiệm. Trong môi trường nhiệt độ không đổi 25℃, giá trị sức căng bề mặt hiệu chuẩn của nước tinh khiết phải ổn định trong khoảng 71~72mN/m, và chỉ có thể tiến hành thử nghiệm mẫu sau khi hiệu chuẩn đạt yêu cầu.
4. Cài đặt thông số thử nghiệm
Truy cập giao diện cài đặt thông số, xác nhận các thông số cốt lõi như bán kính dây bạch kim, bán kính vòng bạch kim, mật độ chất lỏng nặng (nước), và mật độ chất lỏng nhẹ (mẫu dầu cần thử) theo mẫu thử và thông số thiết bị, nhấp vào Lưu sau khi hoàn thành cài đặt. Các cài đặt thông số mặc định của thiết bị đã được hoàn thành trước khi giao hàng, và không cần sửa đổi trong trường hợp bình thường.
5. Thử nghiệm mẫu
Đầu tiên đổ nước cất hai lần vào cốc mẫu sạch đến vạch chia dưới, đặt cốc mẫu vào giữa đĩa mẫu, nhấp để vào giao diện thử nghiệm mẫu, và thiết bị sẽ tự động điều chỉnh chiều cao của bệ nâng để vòng bạch kim ngập chính xác 5mm vào pha nước; sau đó từ từ đổ dầu máy biến áp mẫu cần thử dọc theo thành cốc đến vạch chia trên để tránh bọt khí, để yên trong 30 giây và nhấp vào "Tiếp tục", thiết bị sẽ tự động hoàn thành toàn bộ quy trình thử nghiệm, và hiển thị đường cong thay đổi động của sức căng theo thời gian thực. Sau khi thử nghiệm, kết quả sức căng bề mặt sẽ được tự động tính toán và lưu trữ, và báo cáo thử nghiệm có thể được in trực tiếp khi cần thiết.
6. Thử nghiệm song song
Hoàn thành 3 lần thử nghiệm song song trên cùng một mẫu để xác minh tính lặp lại và độ ổn định của kết quả thử nghiệm.
V. Phân tích dữ liệu và đánh giá kết quả
Trong thí nghiệm này, Máy đo sức căng bề mặt tự động SH107 đã được sử dụng để thử nghiệm sức căng bề mặt của dầu máy biến áp mới và dầu máy biến áp đang sử dụng tương ứng trong môi trường nhiệt độ không đổi 25℃. Kết quả của 3 lần thử nghiệm song song như sau:
| Loại mẫu | Giá trị thử nghiệm 1 (mN/m) | Giá trị thử nghiệm 2 (mN/m) | Giá trị thử nghiệm 3 (mN/m) | Giá trị trung bình (mN/m) | Độ lệch tương đối |
|---|---|---|---|---|---|
| Dầu máy biến áp mới | 43.52 | 43.68 | 43.59 | 43.60 | ≤0.2% |
| Dầu máy biến áp đang sử dụng | 22.05 | 22.17 | 22.08 | 22.10 | ≤0.3% |
Theo yêu cầu của GB/T 7595-2017 *Chất lượng dầu máy biến áp đang sử dụng*, sức căng bề mặt của dầu máy biến áp mới trước khi đưa vào vận hành phải ≥40mN/m ở 25℃; sức căng bề mặt của dầu máy biến áp đang sử dụng phải ≥18mN/m ở 25℃.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, sức căng bề mặt trung bình của mẫu dầu mới là 43.60mN/m, đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn đối với dầu mới, với chất lượng dầu tinh khiết và không có dấu hiệu oxy hóa và nhiễm bẩn rõ ràng; sức căng bề mặt trung bình của mẫu dầu đang sử dụng là 22.10mN/m, vẫn nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn, chất lượng dầu ổn định và có thể tiếp tục sử dụng. Khuyến nghị theo dõi và giám sát thường xuyên sự thay đổi của chỉ số này trong tương lai.
Thí nghiệm này xác minh rằng Máy đo sức căng bề mặt tự động SH107 có độ chính xác thử nghiệm lên tới 0.1mN/m và tính lặp lại ≤0.3%, hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn GB 6541. Thiết bị áp dụng giao diện người-máy màn hình cảm ứng màu, với thao tác đơn giản và tiện lợi, và có thể tự động hoàn thành toàn bộ quy trình hiệu chuẩn, thử nghiệm, tính toán kết quả, lưu trữ và in ấn, giúp giảm đáng kể sai sót vận hành thủ công, với hiệu quả thử nghiệm cao và kết quả ổn định, đáng tin cậy. Thiết bị phù hợp cho việc phát hiện sức căng bề mặt lỏng và sức căng bề mặt trong các ngành điện lực, dầu khí, hóa chất, kiểm tra hàng hóa, nghiên cứu khoa học và nhiều ngành khác.